2.4. Потери тепла на нагрев контролируемой атмосферы:
= V
(
)
,
Вт (
.с.161),
где
V – объем газа в котором обрабатываются детали, /час;
- конечная и начальная температура газа, составляет 950 и 20 ;
=
3 кДж/
К,
теплоемкость газа в печи. (
.с.563)
Объем газа
определяется из справочных данных (
.
разд.5) в зависимости от типа печи и того
какой размер слоя предусмотрен
технологическим процессом для данного
типа детали. Для осуществления процесса
потребуется 20 литров в час газа (0,02
/час
). Науглероживающей средой в данном
случае является природный газ на 97%
состоящий из метана, теплоемкость,
которого составляет 3 кДж/
К.
= 0,02 (950 - 20) 3 = 56 Вт.
2.5. Различные неучтенные потери, коэффициент запаса:
= 10% ( ),кВт ( .с.161
= 0,01 (60710,4 + 4015,2 + 16594,176 + 56) = 8137,6 Вт.
= 60710,4 + 4015,2 + 16594,176 + 56 + 8137,6 =89513,3 Вт.
Рассчитываем количество приходящего тепла:
1,2
,
кВт (
.с.170.п.2)
1,2 89513,3 = 107416 = 107,4 кВт
3. Расчет электрических элементов:
Определим номинальную (установленную) мощность печи:
,
кВт (
.с.170)
= 1,2 – 1,3 – коэффициент
запаса для непрерывно действующих
печей;
= 1,2
107,4
= 128,9 кВт
Так как мощность печи выше 15 кВт, то печь конструируется - трехфазной.
Определяем мощность фазы:
=
/3,
кВт (
.с.171)
= 128,9/3 = 42,9 кВт
Так как для печи мощность фазы получилась большой, тогда в каждой фазе берем по две параллельные ветви.
Определяем мощность одной параллельной ветви:
,
кВт (
.с.171)
= 42,9 / 2 = 21,45 кВт
Для достижения в сети напряжения 220В, соединяем нагревательные элементы в звезду. Тогда фазовое напряжение будет равно:
=
/
= 220В (
.с.171),
где
- линейное напряжение сети, 380В
Определим сопротивление фазы:
,
Ом (
.с.171)
= 1,1 Ом
- фазовое напряжение,
В;
- мощность фазы, кВт;
- множитель для
перевода киловатт в ватты.
Соответственно сопротивление параллельной ветви будет:
,
Ом (
.с.171)
= 2,26 Ом.
4. Расчет нагревательных элементов:
Для шахтной печи в качестве нагревательного элемента в соответствие с ГОСТ 2615 – 54, выбираем ленту из стали Х15Н60, ширина (в) х толщина (а): 20 х 2 мм (ориентировочные показатели), температура применения 800 – 1000 . ( .таб.55)
Рассчитаем толщину ленты:
При использовании ленты толщиной а мм и шириной в мм обычно принимается следующее отношение ширины к толщине m = в / а = 8…12, принимаем значение m = 10, тогда в = mа.
,мм
(
.стр.172),
где
= 1,1 Ом
/м
– удельное сопротивление материала
нагревателя, (
.табл.56);
- мощность печи,
кВт;
- напряжение
питающей сети, В;
- удельная
поверхностная мощность нагревателя
В/
.
= 2 мм,
ширина ленты будет равна: в = 10 2 = 20 мм.
Для нагревателей используется лента с закругленными краями, поэтому в формулу сечения вводится коэффициент 0,97, учитывающий уменьшение площади.
Определяем сечение ленты:
,
(
.стр.172)
= 0,97
10
4
= 38,8
Определим длину элемента сопротивления в одной параллельной ветви:
,
м (
.стр.172),
где
- сопротивление
параллельной ветви, Ом;
- площадь сечения
в,
;
- 1,1 Ом /м – удельное сопротивление материала нагревателя, ( .табл.56).
= 2,26
38,8 / 1,1 = 79,7 м
Определим длину сопротивления в фазе:
,
м (
.стр.172),
где
- число параллельных
ветвей.
= 2 79,7 = 159,4 м
Общая длина элементов сопротивления в печи будет:
3
,
м (
.стр.173)
= 3 159,4 = 478,2 м
Рассчитаем вес ленточного нагревателя:
,
кг (
.стр.173),
где
- удельный вес, г
/
(
.табл.56);
- сечение ленты, .
=
= 155 кг.